STM32PWM应用
目录
一、输出比较(OC)
二、PWM：
1、简介
2、基本结构
3、参数计算
三、PWM驱动LED呼吸灯
1、代码
四、PWM驱动Sg90舵机
1、工作原理
2、完整代码
五、PWM驱动直流电机
1、TB6612芯片模块
2、完整代码：
一、输出比较(OC)
OC（Output Compare）输出比较
- 可以通过比较CNT与CCR寄存器值的关系，来对输出电平进行置1、置0或翻转的操作，用于输出一定频率和占空比的PWM波形
- 每个高级定时器和通用定时器都拥有4个输出比较通道
- 高级定时器的前3个通道额外拥有死区生成和互补输出的功能
捕获/比较通道的输出部分（通道一）如下：
当CNT>=CCR1时，输出模式控制器会输出一个OC1ref,也就是一个输出比较的参考信号，可以映射到至主模式控制器，最常用的是走下面的那一条路到达CC1P极性选择，给这个寄存器写0，信号往上走，信号电平不翻转；给这个寄存器写1，信号往下走，经过一个非门取反，信号电平会发生翻转，原来的参考信号中高低电平会相反。输出使能电路就是要不要输出，OC1引脚就是CH1通道的引脚。
输出模式控制器中的输出比较8种模式，如下图：
图中置有效电平不可以直接理解为就是高电平，置无效电平也不可以直接理解为就是低电平。因为有效电平与输出极性(TIMx_CCER寄存器中的 CCxP位)有直接关系，TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 0，选择极性为高电平有效，这时候置有效电平就为高电平；TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 1，选择极性为低电平有效，这时候置有效电平就为低电平。
假如我们用PWM模式1，定时器设置为向上计数模式，TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 0（在编程库函数是这个参数TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarityTIM_OCPolarity_High）。CNT<CCR时REF置有效电压为高电平输出，CNT>=CCR时，REF置无效电压为低电平输出。相反，如果TIMx_CCER寄存器中置CCxP = 1，CNT<CCR时REF置有效电压为低电平输出，CNT>=CCR时，REF置无效电压为高电平输出
冻结模式：当使用时，状态为暂停时的状态。
匹配时置有效电平/无效电平：是高级定时器里面用的。它俩都是一次性的置完高电平/低电平后，就不管事了，所以这俩模式不适合输出连续变化的波形。
匹配时电平翻转：可以输出一个连续的波形，输出频率=定时器频率/2，如下，会输出一个占空比为50%的波形。
强制为无效电平/无效电平：把REF强制设置为高电平/低电平。
PWM模式1/模式2：可以输出频率和占空比可调的PWM波形，功能如上图，注意一点的是定时器计数方式。
二、PWM：
1、简介
必须在具有惯性系统下应用，如灯亮灭、电机调速等，所谓的惯性，如灯灭掉，不会立马熄灭，而是慢慢的熄灭；电机也是慢慢的停止。
2、基本结构
3、参数计算
三、PWM驱动LED呼吸灯
1、代码
- 配置时钟外设
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);- GPIO初始化
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);如下图，当IO口作为普通IO口时使用输出数据寄存器进行输出数据；当我们使用复用功能输出时，输出数据寄存器会断开，从片上外设进行输出，片上外设如片上集成的PWM等等。复用功能输出就是从A0口进行输出PWM波形,使用的是复用推挽输出，可以输出高低平。所谓复用就是某个引脚具有多个功能。
- 内部时钟配置
TIM_InternalClockConfig(TIM2);- 配置时基单元
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //滤波频率
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式,向上
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1; //自动重装载寄存器ARR
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=720-1; //预分频器
TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);- 输出比较初始化
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //输出模式
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High ; //CC1P输出极性,这里的High指的是REF有效电平为高电平输出
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //输出使能
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; //用来设置CCR
TIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);- 启动定时器
TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);- 配置CCR
CCR可以通过可以库函数TIM_SetCompare1()进行动态配置。
void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);}
完整代码：
PWM.c:
#include "stm32f10x.h" // Device headervoid PWM_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//1.配置时钟，用那个外设RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// //重映射功能
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //先打开AFIO，让AFIO去重映射
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//2.内部时钟配置TIM_InternalClockConfig(TIM2);//3.配置时基单元TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //滤波频率TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式,向上TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1; //自动重装载寄存器ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=720-1; //预分频器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//4.输出比较初始化TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //输出模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High ; //CC1P输出极性,这里的High指的是REF有效电平为高电平输出TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable; //输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; //用来设置CCRTIM_OC1Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//5.启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}void PWM_SetCompare1(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare1(TIM2,Compare);}
PWM.h:
#ifndef _PWM_H
#define _PWM_Hvoid PWM_SetCompare1(uint16_t Compare);void PWM_Init(void);#endifmain.c:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "delay.h"
#include "PWM.h"uint16_t i;int main(void)
{OLED_Init();PWM_Init();while(1) {for(i=0;i<=100;i++){PWM_SetCompare1(i);Delay_ms(10);}for(i=0;i<=100;i++){PWM_SetCompare1(100-i);Delay_ms(10);}}}
四、PWM驱动Sg90舵机
1、工作原理
- 舵机是一种根据输入PWM信号占空比来控制输出角度的装置
- 输入PWM信号要求：频率为50HZ，周期为20ms，高电平宽度为0.5ms~2.5ms
角度范围为0~180度：
0.5ms------------- 0度 ； 占空比为2.5%
1.0ms------------ 45度 ； 占空比为2.5%
1.5ms------------ 90度 ； 占空比为7.5%
2.0ms----------- 135度 ；占空比为10.0%
2.5ms----------- 180度 ；占空比为12.5%
以0度和135度为例：
2、完整代码
黄色的那根线接的是PA1,用的CH2输出通道。
PWM.c:
#include "stm32f10x.h" // Device headervoid PWM_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//1.配置时钟，用那个外设RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// //重映射功能
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //先打开AFIO，让AFIO去重映射
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//2.内部时钟配置TIM_InternalClockConfig(TIM2);//3.配置时基单元TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //滤波频率TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=20000-1; //自动重装载寄存器ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=72-1; //预分频器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//配置输出比较初始化TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //输出模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High; //输出极性TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; //用来设置CCRTIM_OC2Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//4.启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}void PWM_SetCompare2(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare2(TIM2,Compare);}
PWM.h:
#ifndef _PWM_H
#define _PWM_Hvoid PWM_SetCompare2(uint16_t Compare);void PWM_Init(void);#endif
Sg90.c:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM.h" void Sg90_Init(void)
{PWM_Init();
}void Sg90_SetAngle(float Angle) //angle 角度
{PWM_SetCompare2(Angle/180*2000+500);}
Sg90.h:
#ifndef _SG90_H
#define _SG90_Hvoid Sg90_Init(void);void Sg90_SetAngle(float Angle); //angle 角度#endifmain.c:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "delay.h"
#include "Sg90.h"float i;int main(void)
{OLED_Init();Sg90_Init();Sg90_SetAngle(0);OLED_ShowString(1,1,"Angle:");while(1) {for(i=0;i<=180;i+=0.5){Sg90_SetAngle(i);OLED_ShowNum(1,7,(uint16_t)i,3);Delay_ms(20);}Delay_ms(10);for(i=0;i<=180;i+=0.5){Sg90_SetAngle(180-i);OLED_ShowNum(1,7,(uint16_t)(180-i),3);Delay_ms(20);}}}
五、PWM驱动直流电机
1、TB6612芯片模块
驱动直流电机使用的是TB6612芯片模块，TB6612是一款双路H桥型的直流电机驱动芯片，可以驱动两个直流电机并且控制其转速和方向。
硬件电路和功能：
2、完整代码：
接线图：
PWM.c:
#include "stm32f10x.h" // Device headervoid PWM_Init(void)
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;//1.配置时钟，用那个外设RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// //重映射功能
// RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //先打开AFIO，让AFIO去重映射
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2,ENABLE);
// GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); //如果要使用PA15、B4、B3当作GPIO,首先需要先解除调式端口GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//2.内部时钟配置TIM_InternalClockConfig(TIM2);//3.配置时基单元TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; //滤波频率TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up; //计数方式TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period=100-1; //自动重装载寄存器ARRTIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler=18-1; //预分频器TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter=0;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseInitStruct);//TIM_ClearFlag(TIM2,TIM_FLAG_Update);//配置输出比较初始化TIM_OCStructInit(&TIM_OCInitStructure); //要给结构体赋一个初始值，否则有可能出现错误TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode=TIM_OCMode_PWM1; //输出模式TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity=TIM_OCPolarity_High; //输出极性TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState=TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse=0; //用来设置CCRTIM_OC3Init(TIM2,&TIM_OCInitStructure);//4.启动定时器TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);}void PWM_SetCompare3(uint16_t Compare)
{TIM_SetCompare3(TIM2,Compare);}
PWM.h:
#ifndef _PWM_H
#define _PWM_Hvoid PWM_SetCompare3(uint16_t Compare);void PWM_Init(void);#endif
Motor.c:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "PWM.h"void Motor_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //如果有错误，就把这个函数放在最前面RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);PWM_Init();}void Motor_SetSpeed(int16_t Speed)
{if(Speed>=0){GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);PWM_SetCompare3(Speed);}else{GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_5);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_4);PWM_SetCompare3(-Speed);}
}Motor.h:
#ifndef _PWM_H
#define _PWM_Hvoid Motor_Init(void);void Motor_SetSpeed(int16_t Speed);#endif
main.c:
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "OLED.h"
#include "delay.h"
#include "Motor.h"uint16_t i;
int main(void)
{OLED_Init();Motor_Init();Motor_SetSpeed(0);while(1) {for(i=0;i<=100;i++){Motor_SetSpeed(i);Delay_ms(10);}Delay_ms(100);for(i=0;i<=100;i++){Motor_SetSpeed(100-i);Delay_ms(10);}}}